医学有机化学--第十章含氮有机化合物
有机化学第十章含氮化合物

有机化学第⼗章含氮化合物第⼀节胺⼀、分类和命名1.定义:氨分⼦中的氢原⼦被氨基取代后所得到的化合物。
2.分类:根据氨分⼦中的⼀个、⼆个和三个氢原⼦被烃基取代分成伯胺(10胺)、仲胺(20胺)和叔胺(30胺)。
相当于氢氧化铵NH 4OH 和卤化铵NH 4X 的四个氢全被烃基取代所成的化合物叫做季铵碱和季铵盐。
根据氨基所连的烃基不同可分为脂肪胺(R-NH 2)和芳⾹胺(Ar-NH 2)。
根据氨基的数⽬⼜可分成⼀元胺和多元胺。
应当注意的是:NH 3 → R -NH 2 伯胺→ R 2NH 仲胺→ R 3N 叔胺NH 4OH → R 4NOH 季铵碱NH 4X → R 4NX 季铵盐伯、仲、叔胺与伯、仲、叔醇的分级依据不同。
胺的分级着眼于氮原⼦上烃基的数⽬;醇的分级⽴⾜于羟基所连的碳原⼦的级别。
例如叔丁醇是叔醇⽽叔丁胺属于伯胺。
叔丁醇 (30醇) 叔丁胺(10胺)要掌握氨、胺和铵的⽤法。
氨是NH 3氨分⼦从形式上去掉⼀个氢原⼦,剩余部分叫做氨基-NH 2,(去掉⼆个氢原⼦叫亚氨基=NH)。
氨分⼦中氢原⼦被烃基取代⽣成有机化合物的胺。
季铵类的名称⽤铵,表⽰它与NH 4的关系。
3.命名:对于简单的胺,命名时在“胺”字之前加上烃基的名称即可。
仲胺和叔胺中,当烃基相同时,在烃基名称之前加词头“⼆”或“三”。
例如:CH 3NH 2 甲胺 (CH 3)2NH ⼆甲胺 OH CH 3CH3CH 3C CH 3CH 3CH 3C NH 2(CH3)3N 三甲胺C6H5NH2苯胺(C6H5)2NH ⼆苯胺(C6H5)3N 三苯胺⽽仲胺或叔胺分⼦中烃基不同时,命名时选最复杂的烃基作为母体伯胺,⼩烃基作为取代基,并在前⾯冠以“N”,突出它是连在氮原⼦上。
例如:CH3CH2CH2N(CH3)CH2CH3N-甲基-N-⼄基丙胺(或甲⼄丙胺)C6H5CH(CH3)NHCH3N-甲基-1-苯基⼄胺C6H5N(CH3)2N,N-⼆甲基苯胺季铵盐和季铵碱,如4个烃基相同时,其命名与卤化铵和氢氧化铵的命名相似,称为卤化四某铵和氢氧化四某铵;若烃基不同时,烃基名称由⼩到⼤依次排列。
人民卫生出版社-有机化学 第10章 氮、磷化合物

NaNO2 + HCl
HO−N=O + NaCl 亚硝酸
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41 41
伯胺 伯胺与HNO2反应生成重氮盐(重氮化反应)。
脂肪重氮盐 氨基酸和多肽的定量分析
醇、烯、卤代烃 等混合物
芳香重氮盐 (氯化重氮苯)
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42 42
干燥的重氮盐通常极不稳定,受热或振荡易爆炸。升高 温度重氮盐会逐渐分解放出氮气,反应通常在低温下进行。
45 45
叔胺 脂肪叔胺氮上没有H,不发生亚硝化作用,与HNO2 作 用生成不稳定易水解的盐,若以强碱处理,则重新游离析出 叔胺。
(弱酸弱碱盐)
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46 46
芳香叔胺与 HNO2 作用生成对-亚硝基胺。
对位被占的芳香叔胺与 HNO2作用发生邻位取代。
N,N-二甲基-4-亚硝基苯胺 (绿色晶体,mp 86 ℃ )
伯胺
仲胺
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38 38
强吸电子 基团
显一定酸性
2
2
3
(溶于水)
Hinsberg(兴斯堡)试验——鉴别伯、仲和叔胺。
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39 39
磺胺 (对氨基苯磺酰胺)
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40 40
与亚硝酸的反应 胺与亚硝酸(HNO2)作用,伯、仲、叔胺各不同, 脂肪胺与芳香胺有差异;可用于鉴别。 亚硝酸是不稳定的弱酸,只能在反应过程中由亚硝酸 盐与盐酸或硫酸作用产生。
?
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34 34
酰胺N采取sp2杂化,与羰基形成p-π共轭,使C-N键具有 部分双键性质。 由于羰基的吸电子作用,大大降低了N上电子云密度, 使酰胺N的碱性极弱(比水的碱性还弱,强酸也不容易使其 质子化)。
含氮有机化合物

3.2 胺
氨分子中一个,两个或三个氢原子被烃基取代所生成的化合物分 别称为伯胺(一级胺)、仲胺(二级胺)和叔胺(三级胺)。铵盐分 子中四个氢原子都被烃基取代生成的化合物称为季铵盐。
有些胺类化合物因其特殊的生理活性,与人类的生命活动及健康 密切相关。
H3C N H3C N + CH2 N CH2CH2OH S Cl-
Cl NO2
OH NO2
1.NaOH, 100℃ 2. H3O+
NO2 NO2
Cl + NH3 NO2 Cl NO2 + CH3NH2 NO2 Cl NO2 + CH3CH2OH NO2 F + CH3OK NO2
CH3OH
25℃
NH2
NO2 NHCH3 NO2 NO2 OCH2CH3
Et3N
20℃
CH3
(CH3CO)2O
CH3
1.Br2 2.OH-,H2O
CH3
NaNO2,HCl
CH3
H3PO2,H2O
CH3 Br
Br NH2
0~5 ℃
NH2
NHCOCH3
Br 25 ℃ N2Cl
NH2
1.HNO3,H2SO4 2.Sn+HC2
Br
N2Cl Br
H3PO2
Br
烷基供电子的诱导效应与水的溶剂化效应二者综合作用的结果,造
成了胺在水中的碱性强度次序。
H R2N H
H :O H H :O H
R3N-H
H :O H
仲胺的溶剂化情况
叔胺的溶剂化情况
芳香胺的碱性比氨和脂肪胺弱,这是由于氮原子上孤对电子通过 p-π 共轭部分地向苯环转移,形成更稳定的共轭体系,使氮原子与 质子的结合能力降低。
中南大学有机化学—第十章 有机含氮化合物

合物
一、芳香族硝基化合物
1、芳香族硝基化合物的定义 2、芳香族硝基化合物的化学性质
(1) 还原反应
N2O Fe,稀 H C l,△
~100%
N2H + 3F O 4e
CH3 NO2 Fe,稀HCl
CH3OH△ ,
NO2
CH3 NH2
~75%
NH2
还原剂:
Fe + 稀HCl; Zn + 稀HCl; SnCl2 + 稀HCl.
由伯胺生成的磺酰胺,氮原子上留下的氢因受磺酰 基的影响,而具有弱酸性,能与碱作用成盐而能溶 于水;而仲胺形成的磺酰胺因氮上没有氢原子,故 不能溶于碱液,可利用这些性质上的不同进行三种 胺的分离与鉴定。称为兴斯堡(Hinsberg)反应。
S2O NH
NaOH
Na S2 O N
不 溶 ( 白 色 固 体 )
C3H C2H NH2C C3H H二乙胺
N2C H2C H2N H2H 乙二胺
CH 3 C2H5 N CH(C3)2H 甲乙异丙胺
NH2
苯胺
NH
二苯胺
H3C
CH3 N
CH3
N,N,4 -三甲基苯胺
NH2
环己胺
CH3 N
CH3 N,N-二甲基苯胺
NH2
-萘胺
烷基连在芳胺氮原子上,则在烷基名称前加 “N”字母,以便与苯环取代物加以区别。
例如:由苯胺制备对硝基苯胺
NH2
(CH3CO)2O
O NHC
CH 3
HNO3
H2SO4
NH 2 H 3O
O NHC CH 3
NO 2
NO 2
有机化学~10.含氮化合物

NaNO2, HCl
NaNO2, HCl
成盐(无现象)
ON
N(CH3)2
绿色固体
小结: 小结
①脂肪胺 RNH2 R2NH R3N
HNO2
RN2+ClR2N-N=O
R+ + N2 + Cl-
N-亚硝基化合物(黄色油状或固体) 亚硝基化合物(黄色油状或固体) 亚硝基化合物
R3N 不反应 用于鉴别三种不同结构的脂肪胺
氯化苯铵 氯化苯铵
2-
(C2H5NH3)2SO4
硫酸二乙铵 硫酸二乙铵 氢氧化三甲乙铵 氢氧化三甲乙铵
(CH3)3NCH2CH3OH
10.1.2 胺的结构
N原子: 1s22s22px12py12pz1 原子: 原子 氨或脂肪胺分子: 氨或脂肪胺分子: • 氮原子 sp3 杂化 • N-H 或 N-C σ–键的形成 - - 键的形成 • 孤对电子占有 一个 3 轨道 一个sp • 氨或胺分子的几何构型为 三角棱锥形,键角约为109.5° 三角棱锥形,键角约为 °
伯胺和仲胺结合一个质子后可分别形成3根 伯胺和仲胺结合一个质子后可分别形成 根和2根氢键 根氢键
•溶剂化程度与 溶剂化程度与 稳定性: 稳定性: R2NH + H2O R2N+H2 + OH•从电子效应考虑:烷基越多碱性越强; 从电子效应考虑:烷基越多碱性越强; 从电子效应考虑 •从溶剂化效应考虑:烷基越多碱性越弱。 从溶剂化效应考虑: 从溶剂化效应考虑 烷基越多碱性越弱。
N CH3
CHOHCHCH3 NHCH3
H OOCCH
l-麻黄碱 麻黄碱(1R,2S) 麻黄碱
阿托品
CH2OH
10.1.1 胺的分类和命名
第十章_有机含氮化合物

第十章 有机含氮化合物
代表性含氮化合物
对羟基乙酰苯胺 扑热息痛
阿托品
吗啡
L–麻黄碱(1R,2S)
糖精钠
甲基橙
第十章 有机含氮化合物
内容
10.1 胺的分类、命名 10.2 胺的结构和物理性质 10.3 胺的制法 10.4 胺的化学性质* 10.5 季铵盐和季铵碱 10.6 偶氮和重氮化合物* 10.7 含氮杂环化合物 10.8 氨基酸
非芳香性杂环:
四氢吡咯
六氢吡啶 哌啶
奎宁环
芳香性杂环:
吡咯
吡啶
嘧啶
嘌呤
杂环化合物的命名
多采用英文译音, 在同音汉字前加“口”旁; 含一个氮原子的杂环编号一般从氮原子开始,用1, 2, 3标记;也可把
靠近杂原子的位置叫做α位,其次为β和γ位。 含多个氮的杂环,环中各原子编号应从其中一个氮原子编起,并使其他
芳香族伯胺在低温(0~5℃)和强酸溶液中与NaNO2作用,生成重氮盐的反 应称重氮化反应。
π,π–共轭
10.6.2 重氮盐的反应及其在合成中的应用
重氮盐很活泼,能发生许多反应,一般可分为两大类:
(1) 失去氮的反应 (a) 重氮基被 H原子取代――芳胺的去氨基反应 常用试剂:H3PO2或C2H5OH
10.4.6 胺的氧化
无论脂肪族还是芳香族的胺均容易被氧化。
某些长碳链的氧化胺是较好的表面活性剂。
10.4.7 芳环上的亲电取代反应
(1) 卤化
反应定量完成,可用作 定性、定量分析。
酰化可降低氨基对芳环的致活作用
(2) 硝化
硝酸是强的氧化剂,而胺又易被氧化,为避免副反应,可 先将芳胺溶于浓硫酸生成硫酸氢盐或用乙酰化法保护氨基。
含氮有机化合物

(一)酰胺的结构和命名
其结构通式如下:
酰胺的命名是根据酰基和氨(或胺)基的名称而称为“某酰 某胺”,并在酸胺名称前指明氮上所连的烃基。例如:
酰胺的性质: (二)酰胺的性质: 1、酸碱性: 酰胺的碱性很弱,接近于中性。(因氮原子 上的未共用电子对与碳氧双键形成P-π共轭)。
酰亚胺(酰胺氮上的另一个氢原子也被酰基取 代)显弱酸性(例如,邻苯二甲酰亚胺,能与强碱 的水溶液生成盐)。
2-甲基-4-氨基己烷
CH3 CH3 CH3-CH-CH2-CH-N-CH2-CH3 CH2-CH3
2-甲基-4-(二乙氨基)戊烷
二、 胺的性质
(一)胺的物理性质 低级胺有氨味或鱼腥味,高级胺无味。 芳胺有毒! 溶解度:低级胺可溶于水,高级胺不溶于水。 溶解度 (氢键、R在分子中所占比重) 沸点:伯、仲胺沸点较高(氢键),叔胺沸点 沸点 较低。
+ H2O
N-甲基-N-亚硝基苯胺
。 3 胺 (CH3)2N
+ HNO2
(CH3)2N
N=O
对亚硝基-N,N-二甲苯胺
脂肪族胺与HNO2的反应可用来区别伯、仲、叔胺。
酰胺
酰胺可看作羧酸分子中羧基上的羟基被 氨基取代后所生成的化合物,其官能团为酰 胺基( ),是羧酸的重要衍生物,也
是氨或胺的酰基衍生物。
尿素在农业上又是一种很好的肥料。
尿素晶体缓慢加热,则两分子尿素脱去一分子氨 而缩合成二缩脲。
二缩脲反应:二缩脲在碱性溶液中与稀硫酸铜溶 液反应,能产生紫色或紫红色的配合物。
季铵盐和季铵碱
季铵盐:是氨彻底烃基化的产物。具有无机盐的性 质,在水中完全电离,不溶于有机溶剂。
R3N + RX R4N X季铵盐
医学有机化学--第十章含氮有机化合物

NH2 9.40 NH 13.80
(CH3)2NH CH3NH2 (CH3)3N pKb 3.27 3.38 4.21
NH3 4.76
CH3NH2 + HCl
CH3NH3Cl
HCl 或 CH3NH2
甲胺盐酸盐,盐酸甲胺 或
? 想一想
NH2
由苯胺合成对硝基苯胺
O HNCCH3
HNO3, H2SO4 5~10C NO2 O HNCCH3
CH3C + CH3C
O O O
NH2
H2O H+
NO2
(3)磺化
NH2 浓H2SO4 NH3+HSO4180-1900C H2N SO3H
白色结晶 对氨基苯磺酸为白色结晶,是合成燃料的中间体,对氨基苯磺 酰胺是合成磺胺类药物的中间体
CH3NH3Cl 氯化甲铵
+
-
..
N H H H 。 107.3
..
N H3C H H 112.9。
H3C
..
N CH3
108。
CH3
N C2H5 H
CH3
H3C H
N C2H5
N N
N N
CH3
+
CH3
N+ N C6H5 C6H5 C2H5 C2H5 CH CH=CH CH =CHCH 2 2 2 2
基取代的化合物
NH4 X
R2
R1 N R4 X R3
季铵碱:氢氧化铵分子中铵根离子上的四个氢原 子被烃基取代的化合物
NH4OH
R2 R1 N R4 OH R3
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2
仲胺(二级胺,2°胺)(secondary amine): 定义:氨分子中有两个氢原子被烃基取代。 通式:R1-NH-R2 官能团:亚氨基 NH
CH3 H3C C CH3
NH2
叔丁胺(伯胺)
(2)季铵类化合物 季铵盐:铵盐分子中铵根离子上的四个氢原子被烃
基取代的化合物
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4
R1
NH4 X
R2 N R4 X
R3
季铵碱:氢氧化铵分子中铵根离子上的四个氢原
子被烃基代的化合物
NH4OH
R1 R2 N R4 OH
R3
注意:若NH4+中四个氢没有完全被烃基取代,则不 叫季铵盐,而是铵盐。如:(C2H5)3NH+Cl-
N,N-二甲基-对-硝基苯胺
对于脂肪族仲胺和叔胺 H3CNCH2CH2CH3
也可按此方法命名
CH2CH3
N-甲基-N-乙基丙胺
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7
(3)复杂的胺: 以烃基或其它官能团作母体,把氨基作取代基。
CH3CHCH2CHCH2CH3 CH3 NH2
2-甲基-4-氨基己烷
(H3C)2N
CHO
4-二甲氨基苯甲醛
异丙胺
三乙胺
甲乙异丁胺
NH
二苯胺
β-萘胺
NH2
NH2
CH3
C 2H 5
4-甲基-3-乙基苯胺
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6
(2) 氮原子上连有脂肪烃基的芳胺:
以芳胺作母体,把氮上的脂肪烃基作取代基,前面 加“N”,表示脂肪烃基连在氮上,而不是芳环上。
N C2H5 CH(CH3)2
O2N
N(CH3)2
N-乙基-N-异丙基苯胺
氢氧化三甲基乙铵 氢氧化三甲基羟乙铵(胆碱)
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9
注意 “氨、胺和铵”的使用
氨:用于“氨气”、“氨基酸”、“某氨基”中。 如: 胺: 用-N于H氨2, 的=N烃H基, C衍H生3N物H-。(甲氨基)
铵:氮上带有正电荷时(季铵盐,季铵碱,胺的盐等)
二、胺的结构
C
H
3
+
NH3
C
l-
氯化甲铵
..
N
叔胺(三级胺,3°胺)(tertiary amine) :
定义:氨分子中三个氢原子全被烃基取代。
通式:
R1
R2 N R3
官能团:次氨基(叔氮) N
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3
请注意区分: 伯胺、仲胺和叔胺: 指氮上所连的烃基数 伯醇、仲醇和叔醇: 指羟基所连的碳原子的类型
CH3 H3C C CH3
OH
叔丁醇(叔醇)
第十章 含氮有机化合物
第一节胺 一 分类和命名 二 胺的制备 三 胺的结构与性质 第二节重氮盐和偶氮化合物 一重氮盐的制备与结构 二 重氮盐的性质 第三节 生物碱(alkaloid)
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1
第一节 胺 (amine)
定义: 氨分子(NH3)中的氢原子被烃基取代后的化合物 一、分类和命名(classification and nomenclature) 1、分类 (1)按与氮原子相连的烃基数目不同分为:
(3)按与氮相连的烃基的种类不同分为:
脂肪胺:氮原子与脂肪族碳相连。CH3NH2 ph-CH2NH2 芳香胺:氮原子直接与芳环相连。Ph-NH2
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5
2、命名
(1)简单的胺:根据烃基的名称称“某胺”,烃基相同的 合并;烃基不同时,按优先基团后列出的规则排列烃基。
CH3
(CH3)2CHNH2 (C2H5)3N C2H5 NCH2CH(CH3)2
H 107.3。H H
..
N
H 3C
H
112.9。H
医学ppt
..
N
H3C
CH3
108。 CH 3
10
C2H5
N CH3 H
H3C N H
C 2H 5
N
N
N
N
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11
CH3
+N C2H5
C6H5 CH2CH=CH2
CH3
C6H5
N+ C2H5
CH2=CHCH2
39.40
H
N
113.9 0
H
N
H H
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12
(三)胺的制备
1 硝基化合物的还原
NO 2
NH 2
Fe + HCl
NO 2 Fe + HCl
NO 2 90%
NH 2 NH 2
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13
2. 腈的还原
R C N2 H 2 ,催 化 剂 R C H 2 N H 2
CH2CI NaCN
CH2CN 2H2,催化剂
乙醇
CH2CH2NH2
R N H 2 + H 2 O R N + H 3 + O H -
影响胺碱性的因素:
①电子效应:“N”上脂肪烃基越多,胺的碱性越强;芳香 胺中由于N原子上的孤对电子与苯环π电子的共轭,使N原 子上的电子云向苯环分散,N原子结合质子的能力降低, 碱性减弱。
叔胺>仲胺>伯胺>氨>苯胺
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16
②溶剂化作用:铵离子越易溶剂化,越稳定,相应胺的碱 性越强。也就是说取决于它与水形成氢键的机会多少。
CH3CHCH2CH2CHCH3 2-甲基-1-氨基-5-甲氨基己烷
CH2NH2 NHCH3
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8
(4) 季铵类化合物:称“某化铵”
+-
(C H3)4NC l
CH3
+
CH2
N
C12H25
-
Br
CH3
氯化四甲铵 溴化二甲基十二烷基苄铵(新洁尔灭)
+
-
(CH3)3NC2H5OH
+
-
HOCH2CH2 N(CH3)3OH
2、溶解度:6个碳以下的胺易溶于水。
3、气味:低级的胺有氨的气味,有的有“鱼腥味”, 高级的胺无味。
4、芳香胺有毒。芳香胺为高沸点的液体或低熔点的固 体;芳香胺易被空气氧化而变色;毒性较大,易透过皮 肤而被吸收。如:联苯胺、β-萘胺等具有致癌性。
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15
(三)胺的化学性质
1、碱性与成盐反应
N H 3+ H 2 O N H 4 ++ O H -
H
+ RN
HOH
H
H
HOH
H
O
H > R2
+ N
H
H
HOH
HOH
H
> R3
+ NH
O
H
氨>伯胺>仲胺>叔胺
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17
③空间效应:“N”上烃基越多,空间位阻越大,“N” 与H+结合越困难,胺的碱性越弱。
氨>伯胺>仲胺>叔胺
结论: 季铵碱>脂肪族仲胺>脂肪族伯胺≈脂肪族叔胺> 氨>芳香胺>酰胺
3. Hofmann(霍夫曼)降解
O R C NH2
Br2 NaOH
4.氢化锂铝还原酰胺
O
C NHCH3 LiAIH4
R NH2 CH2NHCH3
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14
(四)胺的物理性质
1、熔点、沸点:甲胺、二甲胺、三甲胺和乙胺是气体, 3~11碳的胺为液体,11个碳以上的胺为固体。伯胺和 仲胺的沸点比分子量相近的烷烃高,但比相应的醇低; 叔胺的沸点与分子量相近的烷烃接近。